尾矿砂改性混凝土的强度与声发射损伤特征研究

为了研究尾矿砂改性混凝土的受压损伤特征,对4组不同磷矿尾矿砂取代率的混凝土进行了单轴压缩-声发射监测试验。根据混凝土受压损伤时所释放的声发射(AE)信号,定量探讨了材料的损伤程度,并以AE指标为基础分析了混凝土损伤演化特征。结果表明:混凝土的应力-应变曲线可分为弹性变形、塑性变形、断裂破坏和残余变形4个阶段;随着尾矿砂含量增加,混凝土的抗压强度先增加后保持稳定,尾矿砂取代率为30%(质量分数)的改性混凝土峰值抗压强度最大;由AE信号提出了损伤因子,损伤因子-应变曲线表明普通混凝土的结构损伤主要在塑性变形阶段,而尾矿砂改性混凝土的结构损伤集中在塑性变形和断裂破坏阶段;一定比例的磷矿尾矿砂有助于提高水泥砂浆的密实度,从而增强抗压强度和变形性能。这为尾矿砂改性混凝土的研究提供了重要参考。     

基于声发射损伤监测技术的高温后混凝土受压本构关系研究

通过MTS电液伺服材料测试设备对高温后混凝土进行抗压试验,同时采用配套的声发射监测设备对其进行全程监测,探究了应力-应变曲线与声发射累积振铃计数率曲线的联系,研究了高温后混凝土抗压强度残余率与温度之间的关系.将声发射累积振铃计数率与高温后混凝土应变之间的关系进行拟合,从而通过声发射累积振铃计数率表征混凝土荷载作用下的损伤,根据弹性应变方法得出了常温下混凝土的本构关系.基于常温下混凝土的本构关系,并考虑到高温作用后混凝土强度衰减情况,建立并验证高温后混凝土本构关系.研究发现:随着温度的升高,高温后混凝土抗压强度逐渐减小,且PPC试件抗压强度残余率大于JZ试件抗压强度残余率,说明纤维的掺人可以有效地缓解混凝土高温损伤;所建立的本构关系得出的理论曲线与试验曲线吻合度较高,能较好地表达出高温后混凝土力学性能.     

基于声发射的三点弯曲混凝土梁损伤演化表征

基于声发射多角度分析了三点弯曲作用下混凝土梁损伤演化特征.通过声发射事件计数、振铃计数、能率和幅频极值等多参数分析,定性研究了混凝土梁三点弯曲作用下损伤累积过程;提出基于声发射幅频极值的损伤量,对损伤过程进行了定量分析;结合声发射事件定位点和损伤量,对混凝土梁受载过程中损伤累积过程进行了量化表征.结果 表明,损伤主要发生在塑性阶段,在受拉区产生、聚集,快速向受压区发展,形成损伤带,导致试件脆性断裂.研究为混凝土梁灾变破坏预警和工程设计提供基础性的参考.     

不同应变速率下橡胶混凝土损伤本构模型

为获得低应变速率下橡胶混凝土的力学性能,本文进行了不同应变速率下橡胶混凝土的轴压试验,分析了混凝土细骨料的橡胶颗粒体积替换率和应变速率对橡胶混凝土力学性能的影响规律。结果表明,随着应变速率的增加,橡胶混凝土的应力-应变关系曲线和抗压强度均呈现增大的趋势,橡胶混凝土初始损伤值呈现递减的趋势,但应变速率对橡胶混凝土的弹性模量影响不显著。当应变速率从3.3×10^-5/s增加至3.3×10^-3/s时,橡胶体积替换率为0%、20%和30%的橡胶混凝土抗压强度分别增加了31%、24%、10%。当橡胶体积替换率率从0%变化到30%时,承受应变速率为3.3×10^-5/s、3.3×10^-4/s和3.3×10^-3/s的橡胶混凝土抗压强度分别减少了17%、15%、30%;橡胶混凝土的耗能随着加载速率的增加,整体呈现增大的趋势。最后基于试验数据建立了不同应变率下橡胶混凝土的损伤本构关系模型,并采用试验数据验证了新建立模型的准确性。     

钢纤维煤矸石混凝土受压损伤声发射特性试验研究

采用声发射技术,通过钢纤维掺量为0,0.5％,1％,1.5％的煤矸石混凝土单轴抗压试验,研究了钢纤维煤矸石混凝土受压损伤破坏与声发射特性参数之间的关系.依据声发射振铃计数,反演钢纤维煤矸石混凝土受压损伤全过程;根据钢纤维煤矸石混凝土受压释放的声发射能量定义损伤变量,建立损伤演化模型.研究表明:声发射特性参数与钢纤维煤矸石混凝土内部裂纹的形成、拓展和贯通有着密切的联系;依据钢纤维煤矸石混凝土受压声发射振铃计数,其破坏过程可近似概括为损伤累计,微裂缝发展,宏观裂缝发展3个阶段;依据声发射能量定义的损伤变量,建立的损伤演化模型,与试验数据符合较好,实现了用声发射特性参数,定量分析不同掺量钢纤维煤矸石混凝土的损伤.     

压缩载荷下复合材料分层损伤演化声发射监测及应变分析

通过单向玻璃纤维/环氧复合材料试件的单轴向压缩实验,结合声发射及应变电测技术,研究含直径分别为5mm和10mm两种圆形分层复合材料损伤演化特性,并探讨了试件的压缩损伤破坏过程。结果表明,在压缩载荷作用下,两类分层直径试件的破坏路径基本一致,层间破坏机理相同。分层缺陷面积的大小对试件的承载能力有较大影响,分层缺陷面积越大,试件的承载能力降低,试件的破坏程度加剧。载荷-纵向应变曲线由线性变化到近似线性变化再到非线性变化的过程与声发射信号分析结果较吻合。     

PE燃气管受外压失效过程声发射信号规律

为研究埋地聚乙烯(PE)燃气管受外压作用下破坏过程及声发射信号变化规律,利用多功能力学试验机在4种不同加载速度下进行恒速外压实验,首先在时域下对外压失效过程各阶段的声发射信号特征参数变化规律进行分析,然后应用频谱分析方法对不同加载速度下的外压破坏过程声发射信号的频谱规律进行研究.结果表明,外压失效过程大致分成四个阶段,...     

SAP内养护混凝土断裂过程声发射特性

基于三点弯曲试验,研究了高吸水性树脂(SAP)混凝土缺口梁在不同加载速率下的损伤特性。采用声发射(AE)技术监测断裂损伤过程,通过荷载-裂缝张开口位移(P-CMOD)曲线计算峰值能量和累积能量的变化,采用RA-AF关联分析法对缺口梁损伤时释放的AE信号进行了损伤模式分析。试验结果表明：随着加载速率的增加,SAP混凝土强度增加,拉伸型裂缝的比例显著降低;而随着SAP含量的提升,相同加载速率下SAP混凝土的强度降低,拉伸型裂缝的比例呈先增加后降低的趋势,适当的SAP可以增加拉伸型裂缝的比例。研究结果可为SAP混凝土在工程中的实际应用提供参考。     

MgO-C耐火材料受载损伤过程的声发射特性研究

为了弄清MgO-C耐火材料的损伤演化过程及破坏形式,利用声发射技术研究了MgO-C耐火材料受载破坏过程中的声发射现象,通过信号分析方法,对声发射信号功率谱的质心频率和声发射能量历程图进行了分析。结果表明:MgO-C耐火材料的受载破坏过程分为4个阶段,主要的损伤形式为基质损伤和界面损伤。     

LY12铝合金试件拉伸声发射信号特征分析与状态识别

以高强度硬铝LY12为研究对象,利用声发射试验系统研究拉伸铝合金试件在弹性、屈服、塑性变形和断裂阶段的声发射信号特征,揭示了试件状态与声发射信号特征间的关系。同时对保压和重复加载典型工况进行独立试验,分析不同工况下声发射信号的规律。试验结果表明:LY12铝合金试件状态与声发射信号特征之间存在着良好的对应关系。     

PE-UHMW /PE-LD层合板拉伸破坏声发射信号参数相关性分析

研究了超高相对分子质量聚乙烯抵密度聚乙烯( PE-UHMW /PE-LD)单向层合板拉伸破坏过程中的声发射信号参数之间的相关性,并进行了主成分分析。结果表明,声发射参数间存在较强的相关性,其中[0]层合板(加载方向与纤维方向平行)持续时间和振铃计数之间相关系数达到0.976,[90〕层合板(加载方向与纤维方向垂直)振幅和振铃计数之间相关系数达到0.8。主成分分析显示[0]和[90]层合板第一主成分主要反映上升时间、持续时间等信号的时域特点,第二主成分主要反映峰值频率、频率重心等信号的频域特点。通过[90〕层合板声发射信号的主成分得分图,显示出界面裂纹产生、扩展和界面分离等不同损伤模式对应不同的主成分得分。     

凝结硬化期扰动对混凝土受压声发射特性的影响

为了解凝结硬化期间的扰动对混凝土损伤的影响,对处于初凝至终凝阶段的混凝土进行了模拟扰动试验,全程采集了受扰混凝土受压破坏过程产生的声发射信号.通过比较不同试件的声发射特征参数,研究了不同受扰龄期的混凝土在单轴受压条件下的声发射特性,并基于水泥混凝土结构形成动力学对受扰混凝土损伤机理进行了分析.结果表明:扰动使混凝土内部...     

单轴受压地质聚合物再生混凝土损伤特性及本构模型研究

建筑固体废弃物与工业固体废弃物的协同、高效处置对固体废弃物的综合利用有着重要意义。本文采用CT扫描技术与数字体相关法,对单轴受压地质聚合物再生混凝土的损伤演化特性进行分析,并以此建立单轴受压地质聚合物再生混凝土损伤本构模型。研究结果表明,地质聚合物再生混凝土内部非均匀应变场的产生是其发生破坏的主要原因,考虑数值特征和空间特征的损伤因子与应变呈5次函数关系,基于应变等效原理建立的损伤本构模型可以较好地表征在荷载作用下的应力-应变关系。本研究可以为地质聚合物再生混凝土在工程上的应用提供理论基础和技术支撑,同时为再生混凝土的力学损伤研究提供新方法。     

力学实验的声发射损伤监控和材料损伤演变

针对无机材料和复合材料的受力或变形过程中发生损伤的时间和对应载荷无法确定的难题,提出将声发射与万能材料试验机有机结合,形成一种能准确监控加载过程中损伤起始和演变的实验技术和装置.这种方法在夹层玻璃的弯曲实验和球压法测试脆性材料局部强度实验中取得了良好的效果,准确得到了发生损伤的临界载荷和反映损伤过程的载荷-声发射图.该技术对检测和预测材料的疲劳性能和失效有重要意义.     

再生混凝土单轴压缩应力-应变关系试验研究

分别采用传统集料替代法和相同砂浆体积法(EMV方法)配制与对比普通混凝土同流动性、同强度的再生混凝土,制作150 mm×150 mm ×300 mm棱柱体试件,标准条件养护28 d后,测定其单轴受压应力-应变全曲线.试验结果表明,与传统方法相比,EMV方法配制的再生混凝土的弹性模量、峰值应变以及延性等性能均接近于对比普通混凝土.     

碳纤维复合材料层合板面内压缩损伤及声发射特征分析

针对碳纤维复合材料层合板面内压缩损伤问题,基于声发射技术分析不同损伤阶段的声发射信号特征。根据加载过程中时间–载荷曲线以及试样破坏断面微观形貌,将损伤过程分为三个阶段:初始损伤阶段主要产生少量基体开裂与纤维–基体界面脱粘,裂纹迅速扩展阶段开始产生纤维剪断以及失稳变形,平稳损伤阶段主要产生失稳变形以及分层裂纹扩展。结合声发射信号的振幅、振铃计数研究损伤过程,并基于小波变换进行损伤信号的时频分析,发现不同损伤类型可通过声发射振幅及频率特征有效识别。     

单轴受压下水泥土全应力-应变关系曲线研究

为研究水泥土的力学性能和方便工程应用,采用内蒙古黄河灌区周边典型的粉质土配制水泥土,并进行了不同水泥掺入比5％,10％,15％和20％,不同养护龄期7d、14d、21 d、28 d、60d和90d下的无侧限抗压强度室内试验,得到了大量应力-应变关系曲线.通过采用Matlab可视化曲线拟合工具界面cftool进行分析,建立了一种全新的水泥土应力-应变关系的非线性模型,该模型采用logistic函数拟合曲线的上升段,采用复合双曲线函数拟合曲线的下降段.研究结果表明:该非线性模型简单实用,能够很好地与试验数据进行吻合,并较传统的非线性模型拟合效果更好.     

高强珊瑚混凝土(HSCC)单轴受压性能试验研究

骨料强度低、缺陷明显导致珊瑚混凝土难以应用于高强度或特殊防护结构。采用小粒径级配的珊瑚砂完全取代粗骨料制备高强珊瑚混凝土(HSCC),系统测试了HSCC的基本力学性能、单轴受压性能和孔隙率等。结果表明:优化骨料粒径和配合比制备的HSCC强度等级为C105,轴心抗压强度与立方体抗压强度的比值在0.86~0.94;未掺加纤维的HSCC失效模式为爆炸性破坏,掺加体积率为0.43%的聚丙烯纤维(PPF)的HSCC表现出明显的延性破坏特征,破坏后在20%~30%极限强度时进入残余强度转折点;HSCC孔隙率约在4.7%~6.9%,干表观密度为2 230~2 310 kg/m³,表面宏观孔洞较少,通过扫描电镜发现骨料边缘填充情况较好。